一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注射(she)成(cheng)(cheng)型技(ji)(ji)術是集塑料成(cheng)(cheng)型工(gong)藝(yi)學(xue)、高(gao)分子化學(xue)、粉末(mo)冶(ye)(ye)金(jin)工(gong)藝(yi)學(xue)和金(jin)屬材料學(xue)等多學(xue)科透與交叉的(de)(de)產(chan)(chan)物，利用模具可(ke)注射(she)成(cheng)(cheng)型坯件并(bing)通過(guo)燒結(jie)快速(su)制造高(gao)密度、高(gao)精度、三維復(fu)(fu)雜形(xing)狀的(de)(de)結(jie)構(gou)零(ling)件，能(neng)夠快速(su)準確地將設計思想(xiang)物化為具有一定結(jie)構(gou)、功能(neng)特性的(de)(de)制品，并(bing)可(ke)直接(jie)批(pi)量(liang)生產(chan)(chan)出(chu)零(ling)件，是制造技(ji)(ji)術行業一次新的(de)(de)變革。該工(gong)藝(yi)技(ji)(ji)術不僅(jin)具有常規(gui)粉末(mo)冶(ye)(ye)金(jin)工(gong)藝(yi)工(gong)序少、無(wu)切削(xue)或少切削(xue)、經濟效益高(gao)等優(you)點(dian)，而且克服了(le)傳統粉末(mo)冶(ye)(ye)金(jin)工(gong)藝(yi)制品、材質不均勻、機械性能(neng)低、不易成(cheng)(cheng)型薄壁、復(fu)(fu)雜結(jie)構(gou)的(de)(de)缺(que)點(dian)，特別適合(he)于(yu)大(da)批(pi)量(liang)生產(chan)(chan)小型、復(fu)(fu)雜以及具有特殊(shu)要(yao)求的(de)(de)金(jin)屬零(ling)件。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘(zhan)結劑→混煉→注射成形(xing)→脫脂→燒結→后(hou)處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工藝所用金屬(shu)粉末顆粒(li)尺寸一般在>0.5~20>μ>m>；從(cong)理論上講，顆粒(li)越(yue)細，比(bi)表面積也越(yue)大，易于成型和(he)燒結。而傳統的粉末冶金工藝則采用大于>40>μ>m>的較(jiao)粗的粉末。>

2、有機膠粘劑

有機(ji)(ji)膠粘(zhan)(zhan)劑(ji)作(zuo)用是(shi)粘(zhan)(zhan)接(jie)金屬(shu)粉(fen)(fen)末(mo)顆粒，使混合料在(zai)注(zhu)(zhu)射(she)機(ji)(ji)料筒中加熱(re)具有流(liu)變性和潤滑性，也就是(shi)說帶動粉(fen)(fen)末(mo)流(liu)動的(de)載體。因此，粘(zhan)(zhan)接(jie)劑(ji)的(de)選擇(ze)是(shi)整個粉(fen)(fen)末(mo)的(de)載體。因此，粘(zhan)(zhan)拉(la)選擇(ze)是(shi)整個粉(fen)(fen)末(mo)注(zhu)(zhu)射(she)成型的(de)關鍵(jian)。對有機(ji)(ji)粘(zhan)(zhan)接(jie)劑(ji)要求：

1）用(yong)量少，用(yong)較(jiao)(jiao)少的(de)粘接(jie)劑能(neng)使混合料產生較(jiao)(jiao)好的(de)流變性；

2）不反(fan)應(ying)，在(zai)去除粘接劑(ji)的過程中與金屬粉(fen)末不起任(ren)何化學反(fan)應(ying)；

3）易去除，在制(zhi)品(pin)內(nei)不殘留(liu)碳。

3、混料

把金屬粉末與(yu)有機(ji)粘接劑均(jun)(jun)勻(yun)摻混在一(yi)起，使各種(zhong)原(yuan)料(liao)成(cheng)(cheng)為注(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型用混合料(liao)。混合料(liao)的(de)(de)(de)均(jun)(jun)勻(yun)程(cheng)度直接影響(xiang)(xiang)其(qi)流動(dong)性，因而影響(xiang)(xiang)注(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型工藝(yi)參數，以至最終材料(liao)的(de)(de)(de)密(mi)度及(ji)其(qi)它(ta)性能。注(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)形本步工藝(yi)過(guo)程(cheng)與(yu)塑料(liao)注(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型工藝(yi)過(guo)程(cheng)在原(yuan)理上是(shi)一(yi)致(zhi)的(de)(de)(de)，其(qi)設備條件也基本相同。在注(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，混合料(liao)在注(zhu)(zhu)射(she)機(ji)料(liao)筒(tong)內被加熱成(cheng)(cheng)具有流變性的(de)(de)(de)塑性物料(liao)，并在適當的(de)(de)(de)注(zhu)(zhu)射(she)壓力下注(zhu)(zhu)入模具中(zhong)(zhong)，成(cheng)(cheng)型出毛坯。注(zhu)(zhu)射(she)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)毛坯的(de)(de)(de)微(wei)觀上應均(jun)(jun)勻(yun)一(yi)致(zhi)，從(cong)而使制品在燒結過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)均(jun)(jun)勻(yun)收縮。

4、萃取

成(cheng)型毛(mao)坯(pi)在燒(shao)(shao)(shao)結(jie)前必須去除毛(mao)坯(pi)內(nei)所含有(you)的(de)(de)有(you)機粘接劑(ji)，該過(guo)程稱為(wei)(wei)萃取(qu)。萃取(qu)工(gong)藝必須保證粘接劑(ji)從毛(mao)坯(pi)的(de)(de)不同部位沿著顆料(liao)之間的(de)(de)微小通道逐(zhu)漸地(di)排出，而不降低毛(mao)坯(pi)的(de)(de)強度。粘結(jie)劑(ji)的(de)(de)排除速率一般(ban)遵循擴散方程。燒(shao)(shao)(shao)結(jie)燒(shao)(shao)(shao)結(jie)能使多孔的(de)(de)脫脂毛(mao)坯(pi)收縮(suo)至(zhi)密(mi)化成(cheng)為(wei)(wei)具有(you)一定(ding)組織(zhi)和性(xing)能的(de)(de)制(zhi)品。盡管制(zhi)品的(de)(de)性(xing)能與燒(shao)(shao)(shao)結(jie)前的(de)(de)許多工(gong)藝因素有(you)關(guan)，但在許多情況下(xia)，燒(shao)(shao)(shao)結(jie)工(gong)藝對(dui)最終制(zhi)品的(de)(de)金相(xiang)組織(zhi)和性(xing)能有(you)著很(hen)大、甚(shen)至(zhi)決(jue)定(ding)性(xing)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。

5、后處理

對于尺寸要(yao)(yao)(yao)求(qiu)較(jiao)為精密的(de)零件(jian)，需要(yao)(yao)(yao)進行必要(yao)(yao)(yao)的(de)后處理。這工(gong)序與(yu)常規(gui)金屬(shu)制品的(de)熱處理工(gong)序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工藝與其(qi)它加工工藝的對比

MIM使(shi)用(yong)的(de)原料粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)粒(li)徑在>2-15>μ>m>，而傳(chuan)(chuan)統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)冶(ye)(ye)金的(de)原粉(fen)(fen)(fen)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)粒(li)徑大多在>50-100>μ>m>。>MIM>工(gong)藝的(de)成品密度高，原因是(shi)使(shi)用(yong)微細粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)。>MIM>工(gong)藝具有傳(chuan)(chuan)統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)冶(ye)(ye)金工(gong)藝的(de)優(you)點，而形狀上自(zi)由度高是(shi)傳(chuan)(chuan)統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)冶(ye)(ye)金所(suo)不能達到的(de)。傳(chuan)(chuan)統粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)(mo)冶(ye)(ye)金限于模具的(de)強度和填(tian)充密度，形狀大多為二(er)維圓柱(zhu)型(xing)。

傳(chuan)統的(de)精密鑄造脫(tuo)燥工(gong)(gong)藝(yi)為(wei)一(yi)種制作復(fu)雜形(xing)狀(zhuang)(zhuang)產品(pin)極有效的(de)技術，近年使用陶心輔(fu)助(zhu)可(ke)以(yi)完(wan)成(cheng)狹縫、深孔(kong)穴(xue)的(de)成(cheng)品(pin)，但是礙于陶心的(de)強度(du)，以(yi)及鑄液的(de)流動性的(de)限(xian)制，該工(gong)(gong)藝(yi)仍有某些(xie)技術上的(de)困難。一(yi)般而言，此工(gong)(gong)藝(yi)制造大、中型零(ling)(ling)件(jian)(jian)較為(wei)合(he)適(shi)，小型而復(fu)雜形(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)零(ling)(ling)件(jian)(jian)則以(yi)MIM>工(gong)(gong)藝(yi)較為(wei)合(he)適(shi)。比較項(xiang)目制造工(gong)(gong)藝(yi)>MIM>工(gong)(gong)藝(yi)傳(chuan)統粉末冶金工(gong)(gong)藝(yi)粉末粒(li)徑(jing)>(>μ>m)2-1550-100>相對密度(du)>(%)95-9880-85>產品(pin)重量(liang)>(g)>小于或(huo)等于>400>克>10->數百產品(pin)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)三維復(fu)雜形(xing)狀(zhuang)(zhuang)二維簡單(dan)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)機(ji)械(xie)性能優劣。

MIM制(zhi)程和(he)傳統粉末冶金法的(de)比較壓鑄(zhu)工(gong)藝用(yong)在鋁和(he)鋅合金等熔點低、鑄(zhu)液流(liu)動性良好的(de)材(cai)(cai)料(liao)。此(ci)工(gong)藝的(de)產品(pin)因材(cai)(cai)料(liao)的(de)限(xian)制(zhi)，其強(qiang)度、耐磨性、耐蝕(shi)性均有(you)限(xian)度。>MIM>工(gong)藝可以(yi)加工(gong)的(de)原材(cai)(cai)料(liao)較多(duo)。

精密鑄造工(gong)藝，雖然在近(jin)年來其產(chan)品的(de)(de)精度和復雜度均提高，但仍比不上脫蠟(la)工(gong)藝和MIM>工(gong)藝，粉末鍛造是(shi)一(yi)項(xiang)重要的(de)(de)發展，已(yi)適(shi)用于連桿的(de)(de)量產(chan)制造。但是(shi)一(yi)般而言，鍛造的(de)(de)工(gong)程(cheng)中熱處理的(de)(de)成本和模具(ju)的(de)(de)壽命還是(shi)有(you)問題，仍待進一(yi)步解決。

傳統(tong)機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)法(fa)(fa)、近(jin)來靠自動(dong)化而(er)(er)提(ti)升其(qi)加(jia)工(gong)(gong)能力，在(zai)效果和精度上(shang)有(you)極大的(de)進步(bu)，但是基本(ben)(ben)的(de)程序上(shang)仍脫(tuo)不開(kai)逐步(bu)加(jia)工(gong)(gong)(>車(che)削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光(guang)等>)來完成(cheng)零件(jian)形狀的(de)方式。機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)方法(fa)(fa)的(de)加(jia)工(gong)(gong)精度遠優于其(qi)他加(jia)工(gong)(gong)方法(fa)(fa)，但是因(yin)為材料(liao)的(de)有(you)效利用率(lv)低，且(qie)其(qi)形狀的(de)完成(cheng)受限(xian)于設備與刀具、有(you)些零件(jian)無法(fa)(fa)用機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)完成(cheng)。相反，MIM可以有(you)效利用材料(liao)，不受限(xian)制，對于小型(xing)、高(gao)難度形狀的(de)精密(mi)零件(jian)的(de)制造。MIM工(gong)(gong)藝比較機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)而(er)(er)言，其(qi)成(cheng)本(ben)(ben)較低且(qie)效率(lv)高(gao)，具有(you)很強的(de)競(jing)爭(zheng)力。

MIM技術(shu)并非(fei)與(yu)傳(chuan)統加工(gong)方(fang)法競(jing)爭，而是彌補傳(chuan)統加工(gong)方(fang)法在(zai)(zai)技術(shu)上的不(bu)足(zu)或無法制作(zuo)的缺陷。>MIM>技術(shu)可以在(zai)(zai)傳(chuan)統加工(gong)方(fang)法制作(zuo)的零(ling)件(jian)領域上發揮其(qi)特長(chang)MIM工(gong)藝在(zai)(zai)零(ling)部件(jian)制造方(fang)面所具有的技術(shu)優勢可成型高度(du)復雜結構的結構零(ling)件(jian)。

注射(she)成(cheng)型(xing)(xing)工(gong)(gong)(gong)藝技(ji)術利用注射(she)機(ji)注射(she)成(cheng)型(xing)(xing)產品(pin)毛(mao)坯，保證(zheng)物(wu)料充分充滿模具型(xing)(xing)腔，也(ye)就保證(zheng)了零件(jian)高復(fu)雜結(jie)構的(de)實現。以往在(zai)傳統加(jia)工(gong)(gong)(gong)技(ji)術中先作(zuo)成(cheng)個別元(yuan)件(jian)再組合(he)成(cheng)組件(jian)的(de)方式(shi)，在(zai)使用MIM技(ji)術時可以考(kao)慮整合(he)成(cheng)完整的(de)單一零件(jian)，大大減少(shao)步驟、簡化加(jia)工(gong)(gong)(gong)程序。MIM和其他金屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)(gong)法的(de)比(bi)較制品(pin)尺寸精(jing)度高，不必進行二次加(jia)工(gong)(gong)(gong)或只需少(shao)量精(jing)加(jia)工(gong)(gong)(gong)。

注射(she)成型工(gong)(gong)藝可直接(jie)成型薄壁、復雜結構件，制品形狀已接(jie)近最終產品要求，零(ling)件尺寸公(gong)差一(yi)般保(bao)持在(zai)±0.1->±>0.3>左(zuo)右。特別對于降低難于進行(xing)機械(xie)加工(gong)(gong)的硬(ying)質(zhi)合(he)金的加工(gong)(gong)成本，減少貴(gui)重金屬所(suo)加工(gong)(gong)損(sun)失(shi)尤其具有重要意義(yi)。制品微觀組織均勻、密度高(gao)、性能好。

在壓(ya)制(zhi)過程中由于(yu)(yu)模(mo)壁與(yu)粉(fen)(fen)末以及粉(fen)(fen)末與(yu)粉(fen)(fen)末之(zhi)間的(de)(de)(de)摩擦力，使(shi)(shi)(shi)得(de)壓(ya)制(zhi)壓(ya)力分布非常不均勻(yun)(yun)，也就導致了壓(ya)制(zhi)毛坯(pi)在微(wei)觀組織上的(de)(de)(de)不均勻(yun)(yun)，這樣就會造成壓(ya)制(zhi)粉(fen)(fen)末冶金件在燒結過程中收縮(suo)不均勻(yun)(yun)，因此不得(de)不降(jiang)低燒結溫度(du)(du)以減少(shao)這種效(xiao)應(ying)，從而使(shi)(shi)(shi)制(zhi)品(pin)孔隙度(du)(du)大、材(cai)料(liao)(liao)致密(mi)(mi)(mi)性(xing)(xing)差、密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)低，嚴(yan)重影響制(zhi)品(pin)的(de)(de)(de)機械性(xing)(xing)能。反之(zhi)注射成型工藝是(shi)一(yi)種流體成型工藝，粘接劑的(de)(de)(de)存在保障了粉(fen)(fen)末的(de)(de)(de)均勻(yun)(yun)排布從而可消除毛坯(pi)微(wei)觀組織上的(de)(de)(de)不均勻(yun)(yun)，進而使(shi)(shi)(shi)燒結制(zhi)品(pin)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)可達(da)到其材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)理論(lun)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)。一(yi)般情況(kuang)下(xia)壓(ya)制(zhi)產品(pin)的(de)(de)(de)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)最高(gao)只能達(da)到理論(lun)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)85%。制(zhi)品(pin)高(gao)的(de)(de)(de)致密(mi)(mi)(mi)性(xing)(xing)可使(shi)(shi)(shi)強度(du)(du)增加(jia)、韌性(xing)(xing)加(jia)強，延(yan)展性(xing)(xing)、導電導熱性(xing)(xing)得(de)到改善、磁(ci)性(xing)(xing)能提高(gao)。效(xiao)率高(gao)，易(yi)于(yu)(yu)實(shi)現(xian)大批量和規(gui)模(mo)化生(sheng)產。

MIM技術使用(yong)的金屬模(mo)具(ju)，其壽命和(he)工程塑(su)料注射成(cheng)(cheng)型(xing)具(ju)模(mo)具(ju)相(xiang)當。由于使用(yong)金屬模(mo)具(ju)，適合(he)(he)于零(ling)件的大(da)量(liang)生(sheng)產(chan)(chan)。由于利用(yong)注射機成(cheng)(cheng)型(xing)產(chan)(chan)品毛坯，極大(da)地提高了生(sheng)產(chan)(chan)效率，降(jiang)低(di)(di)了生(sheng)產(chan)(chan)成(cheng)(cheng)本，而(er)且(qie)注射成(cheng)(cheng)型(xing)產(chan)(chan)品的一(yi)致(zhi)性、重復性好，從而(er)為(wei)大(da)批量(liang)和(he)規模(mo)化工業生(sheng)產(chan)(chan)提供了保證。適用(yong)材料范圍寬，應(ying)用(yong)領(ling)域廣闊(>鐵基，低(di)(di)合(he)(he)金，高速(su)鋼，不銹鋼，克閥合(he)(he)金，硬質合(he)(he)金>)。

可(ke)用(yong)(yong)于注(zhu)射(she)成型(xing)的材(cai)料非常廣(guang)泛，原(yuan)則上任何(he)可(ke)高溫澆(jiao)結的粉末(mo)材(cai)料均(jun)可(ke)由MIM工(gong)藝造成零(ling)件(jian)，包(bao)括了傳統制(zhi)(zhi)造工(gong)藝中的難加工(gong)材(cai)料和(he)高熔點材(cai)料。此(ci)外，MIM也(ye)可(ke)以根據用(yong)(yong)戶(hu)的要求進行(xing)材(cai)料配方(fang)研究，制(zhi)(zhi)造任意組合的合金材(cai)料，將復合材(cai)料成型(xing)為零(ling)件(jian)。注(zhu)射(she)成型(xing)制(zhi)(zhi)品的應用(yong)(yong)領域已遍(bian)及國民經濟各領域，具有(you)廣(guang)闊的市場前景。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及其輔助設施：如打印機零件、磁芯、撞針軸銷(xiao)、驅(qu)動零件；

2、工(gong)具(ju)：如鉆頭、刀(dao)頭、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀(dao)、沖頭、套筒(tong)、扳(ban)手(shou)(shou)、電(dian)工(gong)工(gong)具(ju)，手(shou)(shou)工(gong)具(ju)等；

3、家(jia)用器具：如表(biao)殼、表(biao)鏈、電動牙(ya)刷(shua)、剪刀、風扇、高爾(er)夫球頭、珠寶鏈環、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零(ling)部件；

4、醫療(liao)機械用零件：如牙矯(jiao)形架、剪刀(dao)、鑷子(zi)；

5、軍(jun)用(yong)零件：導彈(dan)尾(wei)翼、槍支(zhi)零件、彈(dan)頭、藥型(xing)罩、引信用(yong)零件；

6、電(dian)器用零(ling)(ling)件(jian)：電(dian)子封裝，微型馬達、電(dian)子零(ling)(ling)件(jian)、傳感器件(jian)；

7、機(ji)(ji)械用(yong)零件(jian)：如松棉(mian)機(ji)(ji)、紡織機(ji)(ji)、卷邊機(ji)(ji)、辦公機(ji)(ji)械等(deng)；

8、汽車船舶用零件(jian)：如離(li)合器內環、拔叉套、分配器套、汽門導管、同步轂、安全氣(qi)囊件(jian)等。